本发明涉及焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法装置，具体属于固废处理制备材料。
背景技术：
1、石墨烯作为一种由单层碳原子以sp2杂化方式紧密排列形成的二维材料，在电子器件中，石墨烯可用于制造高速晶体管和透明导电电极；在能源领域，石墨烯基材料可提升电池和超级电容器的能量密度和充放电效率；在复合材料中，石墨烯的引入可显著增强材料的强度和韧性，因此，开发高质量、高效率、低成本的石墨烯制备技术成为当前科研和产业界的研究热点；
2、目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法(cvd)、氧化还原法和液相剥离法等，其中，化学气相沉积法因其可控性强、产量高且适合大规模生产，成为工业化制备石墨烯的主要技术路径；
3、cvd法虽然具备较高的可控性和产量潜力，但对高纯度烃类气体碳源的依赖使生产成本较高，且碳源的可持续性受到限制；首先，传统的烃类气体如甲烷和乙烯成本较高，且作为有限资源，其可持续性存疑，限制了cvd法的大规模应用。其次，现有cvd方法对碳源的依赖较大，且碳源利用效率不高，导致资源浪费和环境污染；此外，高质量石墨烯的沉积依赖于催化剂表面的活性与均匀性，催化剂的制备和再生过程复杂，进一步增加了生产成本，最后，cvd法对温度、压力、气氛等工艺参数要求严格，任何微小的偏差都可能影响石墨烯的质量和一致性；
4、这些因素共同制约了cvd法在石墨烯工业化生产中的广泛应用，亟需通过技术创新加以解决。因此，亟需开发新的制备技术，以提高石墨烯的生产效率，降低成本，并提升其质量，推动其在各个应用领域的广泛应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法装置，以解决现有石墨烯制备方法中存在的高成本、低资源利用率以及对高纯度碳源依赖性强的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该发明包括石英容器和第一段反应室，还包括第三段cvd反应室；
3、预处理后的焦油放置于石英容器内，石英容器从外而内插装在第一段反应室内，第一段反应室一端设置有第二段反应室，第二段反应室另一端设置有第三段cvd反应室，第二段反应室与第三段cvd反应室内均设置有砂芯片；
4、进一步的，通过焦油作为工业副产品，使得资源利用效率低，提升碳资源的利用率，减少环境污染，焦油作为低成本、高碳含量的原料，替代传统的烃类气体碳源，可以显著降低石墨烯制备的原材料成本，促进石墨烯产业的经济可行性；
5、通过第一段反应室、第二段反应室、第三段cvd反应室和砂芯片构成一个集成化工艺，集成化工艺减少了中间环节，降低了能耗和设备投资，同时通过高效利用焦油，减少了废弃物的排放，符合绿色化工的发展趋势。
6、焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，包括以下步骤：
7、步骤一、焦油预处理；
8、将工业副产品焦油进行预处理，预处理包括除杂质和调节物理性质，以获得适合蒸汽重整的焦油原料，预处理方法可采用过滤、脱硫等工艺，确保焦油的纯度和反应性；
9、步骤二、焦油热解产气；
10、将预处理后的工业副产品焦油置入圆柱形石英容器中，石英容器具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，能够在高温环境下稳定运行，将石英容器置入第一段的反应室中；
11、步骤三、焦油热解气重整；
12、热解的焦油热解气与在第二段反应室的催化剂高温和适当压力条件下，通过催化重整反应器进行反应，生成含有氢气、一氧化碳及少量未反应碳源的气体混合物；
13、步骤四、化学气相沉积；
14、将重整后的氢气和碳源气体引入第三段cvd反应室，在过渡金属催化剂表面进行高温分解和碳原子的扩散，沉积形成高质量的石墨烯；
15、步骤五、石墨烯收集与后处理；
16、完成化学气相沉积反应后，通过冷却和物理剥离等方法收集沉积在催化剂表面的石墨烯薄膜。根据需要，进行后续的转移、修饰或功能化处理，以满足不同应用领域的需求。
17、本发明的有益效果是：
18、1.通过集成焦油热解气催化重整与化学气相沉积技术，利用工业副产品焦油作为低成本、高碳含量的原料，优化碳源转化过程，提升石墨烯的生产效率和质量，同时降低生产成本，实现资源的高效利用和环境的友好性。
1.焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备装置，包括石英容器(5)和第一段反应室(1)，其特征在于，还包括第三段cvd反应室(3)；
2.根据权利要求1所述的焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，其特征在于，步骤一中预处理包括除杂质和调节物理性质，预处理方法包括过滤和脱硫工艺。
4.根据权利要求2所述的焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，其特征在于，步骤三中热解气重整在催化剂、700℃-900℃和催化重整反应器条件下进行，反应方程式为：
5.根据权利要求2所述的焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，其特征在于，步骤四中采用过渡金属催化剂表面进行高温分解和碳原子的扩散，过渡金属催化剂包括铜和镍。
6.根据权利要求2所述的焦油热解气催化重整气相沉积一体化石墨烯制备方法，其特征在于，步骤五中收集采用冷却和物理剥离的方法，后处理包括后续的转移、修饰和功能化处理。